高压共轨燃油喷射系统电控喷油器建模与试验

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1、2014年9月农业机械学报第45卷第9期doi：10．6041／j．issn．1000—1298．2014．09．007高压共轨燃油喷射系统电控喷油器建模与试验水何忠波薛光明李冬伟杨朝舒(军械工程学院车辆与电气工程系，石家庄050003)摘要：对高压共轨系统中的电磁阀喷油器进行建模，所建模型考虑流量限制阀和T型管的影响，考虑燃油流动时的压力损失且确定了损失的形式及施加位置，燃油密度和弹性模量仅视为压力的函数。通过Simulink仿真得到模型结果，并与试验结果对比以评价模型优劣。结果表明，考虑流量限制阀和T型管的喷油器模型仿真结果与

2、试验结果误差不超过6％，不考虑二者影响的模型仿真结果与试验结果偏差较大；燃油密度、弹性模量视为常数时的模型仿真结果与将二者视为压力函数时的仿真结果相差较小，且与试验结果的仿真误差均不超过6％。关键词：内燃机高压共轨电控喷油器数学模型中图分类号：TK421．4文献标识码：A文章编号：1000．1298(2014)09-0037-07等。随着研究的进一步发展，喷油过程的诸多影响引言因素逐渐被考虑在内，如燃油压缩性、管内摩擦、油不同于传统喷油系统的柱塞泵分缸脉动供油，管压力波动等，使仿真结果更符合实际。然而由于高压共轨喷油系统利用共轨管

3、将油泵输出的燃油储共轨喷油系统比较复杂，即使同样简化，不同学者建存起来，再输送至每个喷油器上。高压共轨喷油器立的模型也不相同。如刘少彦。。和虞金霞建立是燃油喷射系统中最关键、最复杂的部件，它与机械的喷嘴腔燃油连续方程不同，李正帅和张红光式喷油器的主要区别是上方有一个喷油控制腔，通使用的针阀座、球阀处有效流通面积公式恰好相反，过电磁阀控制该腔的压力变化实现对喷油的控制。等等。此外，在是否应考虑流量限制阀的作用、燃油电磁阀喷油器控制自由、精度较高，并可以根据反馈密度随温度的变化、连接处动能损失、管壁损失等方信息随时修正控制量，而且能实

4、现多次喷射、△喷面见解不一¨，主要原因是考虑这些因素对仿真射、靴型喷射等多种喷射方式，改进了缸内的燃烧，结果改观不大，却增加计算误差。因此本文基于高降低了氮氧化物、碳烟颗粒的排放和发动机噪压共轨系统特征进行建模，并通过调整模型参数研±f1—3]尸0究各个因素对模型准确性的影响程度，以确定形式高压共轨燃油喷射系统在国外已有较成熟的产简单且不失精度的模型。品，但在国内仍处于研发阶段。由于该系统涉及机1喷油器物理模型电液等多个方面，且各方面相互影响，关系复杂，研究其系统性能并不容易。通过试验可以进行结构和高压共轨系统一个重要特点就是高压

5、油泵的泵零件的部分设计和配组，而且结果可信，但试验消耗油与喷油器的喷油是独立的，因此在建立喷油器模过大，且复杂的喷油系统有很多不可监控量，这使得型时，从高压共轨管开始建模更简单而且合理。电对高压共轨系统的仿真研究很有必要。。磁阀喷油器物理模型如图1所示，为表述方便，模型高压共轨燃油喷射系统的模型以燃油在流管内简图中给出了腔室名称，并在注明中补充其代号。的流动为基础，包含质量守恒、动量守恒、能量守恒建模时作以下假定：①燃油本身的重力对流动影响等偏微分方程，通过Simulink或HYDSIM等软件求较小，在计算时忽略燃油重力。②油液在

6、油管中的解该微分方程组即得模型的仿真结果。在建立模型流动视为一维层流流动，即油液质点平稳地沿轴线时，一般要对系统进行适当简化，如管内流动视为一方向运动而无横向运动。③在一次喷射过程中，燃维定常流动，燃油密度视为常数，忽略燃油温度变化油温度不变，燃油的物理性质，即粘度、密度、弹性模收稿日期：2013—08～22修回El期：2013—09—24国家自然科学基金资助项目(51275525)作者简介：何忠波，教授，主要从事超磁致伸缩喷射阀研究，E-mail：hzb—hcl—xq@sina．corn38农业机械学报量仅与压力有关。④油液基本

7、处于高1压2状3态，4忽略5678S■——dP。．F空泡影响。⑤忽略喷油系统零件腔室的弹性变形，√吾(Pa—Pn)=+并且不考虑燃油在各腔室内部的压力传播时间，即。√吾(PFlF2)+s。dxr(1)各腔室压力处处相等。⑥考虑流量限制阀、T型管的影响，但忽略低压回油腔的压力变化。⑦忽略密由S、Sm——进油孔、节流孔的有效流通面积封面因加工问题造成的泄漏，只考虑运动副在高压S．s——活塞外径面积高频高速下的泄漏。——腔室容积肛——流量系数p——燃油密度P、PP砣——共轨管、F1腔、腔油液压力——活塞运动位移1．1．2F2腔燃油连续性

8、方程从t到t+d时刻，F2腔流量变化由4部分导致：节流孔流入，出油孔流出，活塞移动，燃油压缩。得F2腔燃油连续性方程=iVr2孥+T√吾(P

9、P)一dxr(2)1．1．3活塞运动方程活塞在喷油过程中脱离限位块，受F1腔、F2腔图1共轨式电磁阀喷油器